引言（1）

現(xiàn)代社會需要大量的粉末產(chǎn)品，在其生產(chǎn)過程中，最危險的因素是發(fā)生粉塵爆炸。面粉廠、紡織廠、硫橫廠、飼料加工廠、塑料加工廠、金屬粉末加工廠、糖廠、煤礦等存在可燃粉塵的工廠都可能發(fā)生粉塵爆炸。研究生產(chǎn)過程中粉塵爆炸的特點，采取相應(yīng)措施預(yù)防粉塵爆炸，是安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容。

生產(chǎn)過程中粉塵爆炸的特點（2）

1. 粉塵爆炸事故發(fā)生率高

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，粉塵種類不斷擴(kuò)大，使用量不斷增加，使粉塵爆炸潛在的危險大

為增加。隨著納米技術(shù)的快速發(fā)展。粉體的深細(xì)加工已經(jīng)成為當(dāng)今生產(chǎn)過程中的一個重要發(fā)展方向，生產(chǎn)超細(xì)粉的產(chǎn)品日漸增多，粉塵粒徑越小，爆炸下限越低，最小點火能量越小，粉塵爆炸的感度增加，由此，粉塵爆炸的事故率大為增加。據(jù)統(tǒng)計，世界上平均每天有一起谷物粉塵爆炸事故發(fā)生，英國近10年發(fā)生粉塵爆炸243起。

2. 粉塵爆炸事故危害性大

粉體的深加工使粉塵愈來愈細(xì)。粉塵粒徑越小，表面積越大，燃燒越完全，燃燒速度越

快，升壓速度越快，爆炸壓力越大。

為了實現(xiàn)高效、節(jié)能，生產(chǎn)設(shè)備朝著大型化發(fā)展，大容積設(shè)備爆炸發(fā)生時會有較多粉塵參與爆炸，爆炸壓力增大；同時大容積設(shè)備的強(qiáng)度比小容積設(shè)備高，如果不能及時泄爆，發(fā)生爆炸時會產(chǎn)生較大的壓力。生產(chǎn)中對于可能產(chǎn)生粉塵飛揚(yáng)的設(shè)備和場所必須盡可能密封，在密閉設(shè)備里粉塵濃度容易達(dá)到爆炸極限，密閉性越好，爆炸產(chǎn)生的壓力也越大。

現(xiàn)代生產(chǎn)的工藝參數(shù)具有高溫、高壓、高速等特點，這增加了系統(tǒng)發(fā)生粉塵爆炸時的初始壓力和紊流度，從而加大爆炸后果的嚴(yán)重程度。

生產(chǎn)的連續(xù)化使爆炸的傳播路線加長，沿著相鄰設(shè)備和連接管道傳播，爆炸壓力和升壓速度會在管道里發(fā)生疊加，甚至有發(fā)生爆轟的危險。

粉塵爆炸易產(chǎn)生二次爆炸，第一次爆炸氣浪把沉積在設(shè)備或地面上的粉塵吹揚(yáng)起來，在爆炸后的短時間內(nèi)爆炸中心區(qū)會形成負(fù)壓，周圍的新鮮空氣便由外向內(nèi)填補(bǔ)進(jìn)來，形成所謂的“返回風(fēng)”，與揚(yáng)起的粉塵混合，在第一次爆炸的余火引燃下引起第二次爆炸。二次爆炸時，粉塵濃度一般比一次爆炸時高得多，故二次爆炸威力比第一次要大得多。例如，某硫磺粉廠，磨碎機(jī)內(nèi)部發(fā)生爆炸，爆炸波沿氣體管道從磨碎機(jī)擴(kuò)散到旋風(fēng)分離器，在旋風(fēng)分離器發(fā)生了二次爆炸，爆炸波通過爆炸后在旋風(fēng)分離器上產(chǎn)生的裂口傳播到車間中，揚(yáng)起了沉降在建筑物和工藝設(shè)備上的硫磺粉塵，又發(fā)生了爆炸。

3. 生產(chǎn)過程中易出現(xiàn)多種引火源

（1） 設(shè)備內(nèi)的摩擦撞擊火花

設(shè)備內(nèi)部由于機(jī)械運轉(zhuǎn)部位缺乏潤滑而摩擦生熱；物料、硬性雜質(zhì)或脫落的零件與設(shè)備

內(nèi)壁碰擊打出火星。表面粗糙的堅硬物體相互猛烈撞擊或摩擦?xí)r，產(chǎn)生的火星撞擊或摩擦脫落的高溫固體微粒。若火星的微粒直徑為0.1～1mm，其所帶的能量可達(dá)1.76～1760mJ,足可點燃可燃粉塵。據(jù)統(tǒng)計，僅粉碎研碎設(shè)備因摩擦撞擊引起的爆炸事故占57％。

（2） 電火花和靜電火花

電氣設(shè)備故障引起的電火花是常見的一種引火源，事故案例較多。物料在輸送和粉碎研磨的攪拌中，粉料與管壁、設(shè)備壁，粉料的顆粒與顆粒之間的摩擦和碰擊，會產(chǎn)生靜電。一些粉塵表面的電量可達(dá)10-6~10-7C/cm2。在適當(dāng)條件下，其靜電電壓可高達(dá)數(shù)千至數(shù)萬伏。

（3） 沉積粉塵的陰燃和自燃

沉積在加熱表面如照明裝置、電動機(jī)、機(jī)械設(shè)備熱表面的粉塵，受熱一段時間后會出現(xiàn)陰燃，最終也可能轉(zhuǎn)變?yōu)槊骰穑蔀榉蹓m爆炸的引火源。粉塵最易陰燃的層厚范圍為10～20mm。可燃粉塵在沉積狀態(tài)下還具有自燃的傾向，因為粉塵微粒與空氣接觸發(fā)生氧化放熱反應(yīng)，在一定條件下熱量不能充分散發(fā)，粉層內(nèi)溫度會升高引起自燃。長期積聚在設(shè)備裂縫中和管道拐彎處的粉塵易發(fā)生自燃。

易發(fā)生粉塵爆炸的工藝過程（3）

1. 粉碎過程

按作用力性質(zhì)不同，粉碎過程有：擠壓、撞擊、研磨、劈裂以及彎曲、撕裂等方法，

一般情況下，粉碎研磨損作要同時利用多種作用力。粉碎操作由于機(jī)械力的作用會揚(yáng)起大量粉塵，設(shè)備內(nèi)懸浮的粉塵往往處于爆炸濃度范圍之內(nèi)。且各種力的作用更容易產(chǎn)生摩擦、撞擊火花，靜電等點火源，導(dǎo)致粉塵爆炸的發(fā)生。這類設(shè)備如顎式破碎機(jī)、滾筒軋碎機(jī)、球磨機(jī)、膠體磨等，都是具有粉塵爆炸的危險設(shè)備。

2. 分離過程

典型的分離裝置有旋風(fēng)分離器。和其他類似裝置一樣，分離的主要原理都是利用氣流

旋轉(zhuǎn)過程中作用在物料上的離心力，使物料按重量大小達(dá)到分離的效果。在風(fēng)力作用下，分離器內(nèi)的粉塵均處于懸浮狀態(tài)，此時，如存在足夠能量的點火源，爆炸事故就會不可避免地發(fā)生。

3. 除塵過程

除塵器的原理通常是利用濾材將氣體流中的顆粒阻擋住，除塵前粉塵是處于懸浮狀態(tài)

的，不僅如此，在濾材清灰時通常采用脈沖反吹風(fēng)方式，此時，粘附在濾材上的粉塵又再次處于懸浮狀態(tài)，若恰 好有足夠能量的點火源，也將發(fā)生粉塵爆炸事故。

4. 干燥過程

干燥是從含水或濕物料中脫除水分或其他溶劑的操作過程，氣流干燥器是一種流化設(shè)

備，濕物料在高速熱氣流載體的流動中進(jìn)行傳熱傳質(zhì)，再經(jīng)旋風(fēng)分離器使物料中水分隨熱空氣排出；噴霧干燥器是將含水量高達(dá)75％～80％的溶液、懸浮液或熔融液的物料在熱氣流中噴成細(xì)霧，霧滴在很短時間內(nèi)被干燥成粉末；沸騰干燥器又稱流化床干燥器，是利用熱氣流使散粒狀物料在干燥器內(nèi)呈沸騰狀態(tài)，使水分汽化、脫除，達(dá)到干燥的目的。使用噴霧、氣流或沸騰干燥器干燥顆粒狀物料或粉料時，設(shè)備內(nèi)形成的可燃粉塵－空氣混合物的爆炸事故在生產(chǎn)實踐中時有發(fā)生。

5. 輸送過程

為實現(xiàn)生產(chǎn)的連續(xù)和自動化，工廠生產(chǎn)通常采用自動輸送，而粉塵由于其特性而采用

氣力輸送管線輸送，輸送過程中，工業(yè)粉塵處于蓬松的懸浮狀態(tài)，已具備粉塵爆炸的主要條件，只要有合適的點火源則極其危險，并且輸送管線與分離和除塵設(shè)備相連，極易引起二次爆炸，造成更大的傷亡和損失。

6. 清掃、吹掃過程

生產(chǎn)過程中粉塵難免要從設(shè)備中逸出，這些粉塵堆積在廠房及設(shè)備表面，若不及時清

除，在達(dá)到一定濃度并且飛揚(yáng)起來之后，很容易造成爆炸事故，并且在清掃過程中，也極易粉塵飛揚(yáng)，形成懸浮爆炸條件。

防火粉塵爆炸的安全技術(shù)（4）

1. 控制粉塵濃度

各生產(chǎn)過程中的設(shè)備要密閉，操作間應(yīng)有良好的通風(fēng)設(shè)備，以降低空氣中粉塵含量。供

給設(shè)備以粉料時，必須使正常操作條件下設(shè)備和氣動輸送裝置中的空氣量不超過30％，并且最高極限含氧量為6％～8％。在粉塵濃度爆炸極限內(nèi)操作的設(shè)備，可用縮小容器體積的方法提高粉塵濃度，使之超過爆炸上限，以防止粉塵爆炸，也可減弱爆炸威力。

2. 減少粉塵沉積

各工段設(shè)備應(yīng)隔離設(shè)備在單獨房間內(nèi)；車間的地面、墻面、頂棚要求平滑無凹凸之處，

不設(shè)凸出部件，非設(shè)置不可時，應(yīng)保持其上平面與水平線成60℃以上的傾角，便于沉積的粉塵自動滑落；梁與柱子應(yīng)加以覆蓋，門窗與墻壁保持在同一平面內(nèi)。粉末的輸送管道設(shè)置要考慮粉末沉積問題。粉末輸竤管段不允許鋪成水平狀態(tài)，不得有氣流死角；死頭支管及連接2個干燥設(shè)備或粉碎設(shè)備的連接管，粉末輸送管與水平線所成的傾斜角不得小于45°。應(yīng)定期及時清理沉積于廠房內(nèi)各角落、設(shè)備、管道上的粉塵，使設(shè)備外面的粉塵和系統(tǒng)內(nèi)各部件之間的粉塵減至最少。

3. 防止摩擦、撞擊、生熱

注意檢查和維修設(shè)備，防止機(jī)械零部件松脫。注意潤滑機(jī)械轉(zhuǎn)動部位；經(jīng)常檢查軸承的

溫度，滑動軸承溫度不得超過室溫45℃，滾動軸承溫度不得超過60℃；如發(fā)現(xiàn)軸承過熱，應(yīng)立即停車檢修。加料應(yīng)保持滿料，供料流量要均勻正常，防止斷料空轉(zhuǎn)而摩擦生熱。設(shè)備的外表面溫度應(yīng)比被加工材料的陰燃溫度至少低50℃。排塵系統(tǒng)應(yīng)采用不產(chǎn)生火花的除塵器。研磨機(jī)如果研磨具有爆炸危險的物料，則設(shè)備內(nèi)需襯以橡皮或其它軟材料，所有的研磨體應(yīng)采用青銅球。

4. 防止電火花和靜電放電

生產(chǎn)場所的電氣設(shè)備要按規(guī)定選擇相應(yīng)的防爆型設(shè)備，整個電氣線路應(yīng)經(jīng)常維護(hù)和檢

查。設(shè)備接地是最基本的防靜電措施。對于能產(chǎn)生可燃粉塵的破碎和研磨設(shè)備，要安裝可靠的接地裝置。接地線必須連接牢靠，有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，否則在松斷處可能產(chǎn)生靜電火花。要定期檢查接地線路，避免發(fā)生故障。互相間距較近的設(shè)備、管道、器具應(yīng)用導(dǎo)體使之聯(lián)成一體，進(jìn)行接地。增加濕度以防止靜電積累，并選取不易產(chǎn)生靜電的材料，減少靜電的產(chǎn)生。

5. 增加物料濕度降低危險性

增加濕度能降低粉塵的可爆性：一方面使粉塵結(jié)團(tuán)，難以懸浮于空間；另一方面潮濕粉塵受熱首先要蒸發(fā)水分，故引燃和傳播火焰困難。例如，粉塵濕度增大，其著火溫度升高、最小點火能量或最低可爆濃度增加。車間內(nèi)可裝設(shè)自動水噴淋設(shè)備，保證空氣的相對濕度在70％以上。對易燃易爆物料要求很細(xì)時應(yīng)考慮采用濕法作業(yè)。對不易除塵的粉碎作業(yè)也采用濕法作業(yè)。

6. 惰性氣體保護(hù)

惰性介質(zhì)保護(hù)是抑制大多數(shù)工業(yè)粉塵爆炸的有效措施。處理特別危險的物質(zhì)如硫、電石等時，通常加入惰性氣體如N2、CO2、He等，以減少設(shè)備中粉塵－空氣混合物中的氧含量，而對金屬粉塵則采用N 2保護(hù)，對有機(jī)粉塵采用CO2保護(hù)比較有效。

7. 設(shè)置防爆泄壓阻火裝置

生產(chǎn)或使用粉塵的廠房和車間應(yīng)有足夠的泄壓面積，泄壓比應(yīng)滿足0.05～0.22m2/ m3。輕質(zhì)屋蓋和輕質(zhì)墻體門窗作為泄壓面積時，輕質(zhì)屋蓋和輕質(zhì)墻體重量不應(yīng)超過120kg/m2。泄壓面設(shè)置應(yīng)注意靠近容易發(fā)生爆炸部位且避開當(dāng)?shù)爻Ｄ曛鲗?dǎo)風(fēng)向，不要面向人員集中的場所和主要交通道路。用門、窗、輕質(zhì)墻體做泄壓面積時，不要影響相鄰車間和其他建筑物的安全，注意防止負(fù)壓的影響，并且清除泄壓面積外的影響泄壓的障礙物。

設(shè)備內(nèi)部可安裝防爆膜、閥、爆破板、爆破門等，以減弱粉塵爆炸形成的壓力，保護(hù)設(shè)備不遭到嚴(yán)重破壞。在相連設(shè)備之間設(shè)置阻火器、隔焰板、自動閥等，以防出現(xiàn)事故時火焰或爆炸波從設(shè)備的一部分傳至另一部分。對于難以安裝防爆泄壓裝置的設(shè)備如磨碎機(jī)，則要求設(shè)備自身能抵抗爆炸壓力的破壞，或配置自動切斷系統(tǒng)。

8.抑制粉塵爆炸

易發(fā)生粉塵爆炸的設(shè)備和管道，可考慮安裝一種有效的抑爆系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括爆炸檢測機(jī)構(gòu)和滅火劑撒播機(jī)構(gòu)2個部分。爆炸檢測機(jī)構(gòu)的傳感器主要為壓力傳感器。檢測爆炸發(fā)出的信號傳送到撒播機(jī)構(gòu)以后，撒播機(jī)構(gòu)立即啟動能快速地（10-2~10-3s內(nèi)）把滅火劑撒播出去。撒播機(jī)構(gòu)內(nèi)的滅火劑可用鹵代烷、磷酸銨粉末或水等。

9. 火災(zāi)事故處理措施

當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障時，操作人員必須立即停車處理。當(dāng)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的粉末陰燃或燃燒時，必須立即停止輸送物料，消除空氣進(jìn)入系統(tǒng)的一切可能性，發(fā)現(xiàn)